Kuramsal en yüksek sıcaklık için, mutlak sıfır noktasında olduğu gibi, bilim insanlarının üzerinde anlaştığı bir değer yoktur. Genel olarak kabul gören en yüksek sıcaklık değeri yaklaşık 1032 Kelvin olan Planck sıcaklığıdır. Planck sıcaklığı Büyük Patlamadan 10″43 saniye sonra (Planck zamanı) bütün evrenin Planck ölçeğinde (10 35 metre) olduğu anda, aşırı yoğun ve sıcakken ulaşıldığı düşünülen sıcaklıktır. Ancak bazı bilim insanları kuramsal olarak daha yüksek sıcaklıklara ulaşmanın mümkün olabileceğini düşünüyor. Sıcaklık, bir ortamda bulunan parçacıkların hareketlerinin bir ölçüsüdür. Daha dikkatli tanımlayacak olursak, pek çok parçacık içeren bir sistemde, sıcaklık parçacıkların ortalama kinetik enerjisi ile doğru orantılıdır. Kinetik enerjinin ilke olarak bir üst limiti olmadığına göre sıcaklığın da bir üst limiti yoktur. Fakat bu önermenin geçerli olabilmesi için evrendeki enerjinin sonsuz olması gerekir.
Sonlu bir evrende sonsuz enerji olamaz. Dolayısıyla her ne kadar ilke olarak sıcaklığın bir üst limiti olmasa da, evrendeki enerjinin sonlu olması nedeniyle sıcaklığın da sonlu bir değeri vardır.
Şu ana kadar yeryüzünde kısa süreliğine ulaşılan en yüksek sıcaklık 5,5 trilyon santigrat derecedir.
Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinden (CERN) araştırmacılar 2012 yılında ışık hızına yakın hızdaki kurşun çekirdeklerini çarpıştırarak kuark-gluon plazması oluşturmayı ve insanlar tarafından oluşturulan en yüksek sıcaklığa ulaşmayı başardı. Güçlü nükleer kuvvet hadronlarm, örneğin protonların ve nötronların içindeki kuarkları bir arada tutan kuvvettir. Çok yüksek sıcaklıkta ve basınçta kuarklar ve kuarklar arasında kuvvet taşıyan parçacıklar olan gluonlar daha fazla bir arada bulunamaz ve maddenin kuark-gluon plazması olarak adlandırılan yeni bir halini oluşturur. Bu geçiş ancak sıcaklık yaklaşık 2 trilyon dereceyi aştığında gerçekleşir. Bilim insanları Büyük Patlamadan saniyenin 10 milyonda biri kadar bir süre sonra, evrenin bu halde olduğunu ve bu plazmanın genişlemeye ve soğumaya başladıktan sonra kuarklarm ve gluonlarm bir araya gelerek normal maddeyi (protonları) oluşturduğunu düşünüyor.